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热力学，是源于西方的现代物理学科；中医药学，属于中国传统生命科学。乍看起来，二者似乎毫无关联。但中华中医药学会常务理事兼中成药分会主任委员、解放军302医院中医药研究所所长肖小河研究员等经过对二者的研究分析，发现二者在思维方式、解决问题的着眼点和研究手法等方面均存在广泛的共性和相关，进而提出了中医药热力学观，并期望通过借鉴或融会热力学和研究思路和方法，构建主要基于生物热力学表达的中药四性评价、中药品质鉴定、中药药效物质筛选、复方配伍规律分析等研究方法体系，为重新审视和研究中医药提供新的视角和方法，也为进一步构建新的中医药研究和评价方法体系打下一定的基础。日前，记者就上述相关问题采访了肖小河所长。
记者：肖所长，您提出的中医药热力学观是一个全新的概念，能否介绍一下中医药学与热力学究竟有哪些相关性？
肖小河：中医药学是中华民族几千年来防病治病经验的结晶，是关于人体生理、病理、疾病的诊断与防治及其养生康复的一门传统医学科学。而热力学是研究物质性质和热运动规律的科学，热力学的三个定律构成了经典热力学的完整理论体系。热力学第一定律亦称能量守恒与转化定律，主要研究热与其他形式能量之间相互转化的守恒关系；热力学第二定律主要是研究热与其他形式能量之间相互转化的方向和限度的规律；热力学第三定律是一个关于低温现象的定律，即用任何方法都不能使系统到达绝对零度。可以说，中医药学与热力学是“灵犀相通”的。二者的共性及相关性主要表现在以下三个方面：
(1)“整体观念、以平为期”是中医药学与热力学共同的理论思想基础，两者都重在研究系统的存在状态(初态和终态)和变化方向，而不关注系统的内部构成和变化过程；两者都讲求系统平衡与调节，开放条件下的生命体系和化学体系都属于耗散结构，众多的生理病理现象和物理化学现象都可以用耗散结构理论加以阐释。
(2)从某种意义上讲，生命体系就是一个热力学系统，生命活动规律也符合热力学定律。热力学第一定律研究能量守恒，热力学第二定律研究反应进行的方向、限度和条件。中药的四性功能即现代意义上的生物活性作用，从本质上讲就是中药与生物机体之间的相互作用，可能是物理反应，也可能是化学反应，任何反应发生时，能量的转移与热变化，均遵循热力学定律。
(3)用于刻画热力学系统的热力学方法，也可以用于刻画生命体系的系统状态及其变化规律，评判机体的健康状态、疾病的转归以及药物的药性药效作用。可以预见，借鉴或融会热力学的研究思路和方法，探求中医药基本理论的现代科学内涵，可能会为中医药学研究打开一个新的突破口。
记者：请您详细谈一下中医药热力学的主要观点。
肖小河：中医药热力学就是从热力学角度审视中医药、研究中医药，也就是利用热力学的基本理论和方法阐释中医药学的现代科学基础。中医药热力学的主要观点如下：
(1)生命体系是一个开放的巨系统，或自组织系统，或耗散结构，一切生命活动都包含能量流、物质流和信息流的转换(代谢)。
(2)机体出现异常或生病，就是生命系统内部出现“混乱”、“无序”，不是平衡状态，也不是稳态，患者在接受中医药治疗时，无论是吃药，还是针灸、按摩，实质上是生命系统从外界吸取“负熵流”(在热力学上，与无序相对抗的自由能和信息都称为负熵)，使系统熵增减少，降低混乱度，使其达到新的有序状态或形成新的稳态，从而恢复正常和健康，实质上践行了热力学的基本理论，特别是开放系统的热力学第二定律。
(3)可以说任何中药的药性功能都是通过干预生命活动的能量流、物质流、信息流的转换(代谢)而实现的。气、四性(寒、热、温；凉)等属于能量流元素；血，津，液等属于物质流元素；经络、穴位等属于信息流元素。能量是守恒的，信息是可以放大的，物质和能量是可以转换的，信息流可以调控能量流和物质流。通过能量流、物质流和信息流的有序调配，生命体系才能维持正常运转。
(4)无论是阴阳五行学说、天人合一整体观、平衡观、辨证施治等中医药基本理论，还是“寒者热之，热者寒之”、“实者虚之，虚者补之”等中医治则治法，均蕴涵了丰富而复杂的能量—物质—信息的代谢或/和转换关系，均体现了热力学基本理论，特别是开放系统的热力学第二定律。如：①辛温解表、辛凉解表、温中散寒、益气升阳等，就是中药通过干预机体的能量—能量转换(代谢)而发挥的药性功能；②清热解毒、滋阴壮阳、益气补血、益气活血、益气生津、滋阴清热、温阳利水、清热生津等药性功能，实际上就是中药通过干预机体能量—物质转换(代谢)而实现的；⑧中药对物质—信息转换(代谢)的影响，可以产生养血安神、活血通络、消肿止痛、平肝潜阳等药性功能；④中药对能量—信息转换(代谢)的干预，可能产生行气止痛、散寒止痛、温经散寒、清热安神等药性功能。
(5)在生命体系能量—物质—信息的相互转换(代谢)过程中，能量流是生命活动的主导，正常生命体系的能量转换(代谢)和热变化符合热力学的基本理论，特别是开放系统的热力学第二定律。客观地测度这种能量转换(代谢)和热变化，对于进一步揭示生命现象活动的客观规律，阐明中医药诊治疾病的现代科学基础，具有重要的理论和应用价值。
(6)作为能量转移和热变化的重要刻画工具，热力学特别是生物热力学分析是以体系的状态参数为研究对象，能够实时、在线、无损、高效、快速地刻画化学反应体系或生命体系中的能量转换(代谢)和热变化，科学客观地诊断系统状态及其变化规律，符合中医药学的整体观、系统观、动态观和平衡观，有望发展成为审视和研究中医药的新视角和新方法。
记者：中医药热力学对目前的中医药研究有哪些帮助？
肖小河：中医药热力学研究及其应用包括两个层面：一是运用热力学的思想和观点，审视和阐释一些高度抽象的中医药基本理论；二是运用热力学的研究方法，解决中医药现代化的一些关键科学问题。我们目前所从事的关于中医药热力学的研究层面重点在后者，即构建主要基于热力学表达的中医药研究和评价方法体系。众所周知，中医药现代化的最难点就是评价方法体系，我们根据中医药学和热力学基本理论的双重指导，主要以能量(热量)为基点，以能量—物质—信息转换(代谢)为链条，采用以生物热力学为基础的现代多学科研究方法，提出并构建新的中药四性评价、品质鉴定、药效物质筛选、复方配伍关系研究等方法体系的设想和动议。
记者：能具体讲讲吗？
肖小河：首先谈谈中药四性的热力学观。基于中医药的热力学分析，我们认为： (1)中药四性(即寒、热、温、凉)既是中药药性功能的高度概括，但在某种程度上也是机体对物理热变化的一种生理或病理感受。通常情况下，温热药作用于机体一般表现为功能亢奋，机体消耗较多能量，产生较多热量；寒凉药则相反。
(2)中药四性包括两方面含义：一是药物本身蕴涵不同形式或不同量值的能量或热量物质，这些物质在体内正常转化(代谢)，可产生生理性或营养性的能量转移和热变化；二是药物可能含有内生致热物质或相关物质，这些物质作用于机体后所产生的一系列生理、病理反应大多伴有能量转移和热变化。无论哪种形式的能量转移和热变化，均可使机体呈现寒热温凉的差异，均应符合开放系统的热力学第二定律。
(3)上述能量转移和热变化，有的可能是明显的，有的可能是极微弱的。客观、灵敏、准确地测度能量转移和热变化，对于刻画中药四性的客观真实性、评价药物的生物活性，是亟需的，也是有意义的。
(4)微量量热分析是一种先进而实用的热力学研究方法，近年来在化学热力学和生物热力学研究中应用较为广泛，能够实时、在线、无损、灵敏、高效地测度生命体系或化学反应体系微量的能量转移和热变化，有望开发成为刻画中药四性的新方法。
经过多年探索研究，我们已初步构建了主要基于热力学表达的中药四性评价方法体系。基本思路和方法如下：首先采用主要基于热力学和热化学的微量量热分析方法，定性和定量地研究不同药性药物与生物体相互作用的能量转移和热变化，建立中药四性的生物热谱图和热力学模型；对热力学表达差异显著的不同药性药物，采用化学指纹图谱技术进行识别和示踪，以获取与寒热药性有关的化学成分；结合本草文献分析和计算机人工智能技术，阐释中药四性的客观真实性，建立主要基于生物热力学表达的中药四性模式识别系统。
记者：主要研究的方法有哪些？结果如何？
肖小河：为了凸显中药“四性”的差异，克服研究对象的背景差异，我们重点选取来源、组成、成分、功用基本相同或相似的方药进行了研究。主要研究方药有：(1)人参不同品种、不同部位、不同炮制：西洋参(凉)，生人参(平)，人参茎叶(寒)，红参(温)。(2)黄连及其不同炮制品：姜汁黄连，酒制黄连，吴萸黄连，胆汁黄连，醋制黄连。前三者为反制，后两者为从制，另外还有生黄连。(3)经典名方左金丸与反左金：二者处方药物一致，均为黄连和吴茱萸，但两药比例不同，前者黄连：吴茱萸为6：1，用于胃热证；后者比例为1：6，用于胃寒证。(4)经典方麻黄汤与麻杏石甘汤。初步研究表明：
(1)中药四性是客观存在的，同时也是相对的；
(2)生物热力学可以作为刻画中药四性的有效方法之一，结合系统反应过程中的动力学参数如热焓变化(AH)等参数可作为衡量中药四性的重要的客观指标；
(3)作用于生命体系的中药，如药材品种不同，或炮制规格不同，或处方配比不同，寒热温凉药性不同，其生物热谱图及主要热动力学参数值有不同程度的改变，特别是热量输出变化即焓变(AH)呈现明显而有规律的变化，并与传统中医对中药的赋性有映照关系；
(4)一般来说，温药性药物能使大肠杆菌、金葡萄球菌等细菌指数生长期的生长速率常数相对增加，传代时间缩短，最大热输出功率(Pm)增加较显著；反之，寒凉药性药物能使大肠杆菌、金葡萄球菌等细菌指数生长期的生长速率常数相对减小，传代时间延长，最大热输出功率(Pm)增加较少。
(5)不同药性的药物作用于生命体系，能调控生命体系能量的代谢、转移和热变化特别是热焓变化(AH)，使机体本身呈现寒热温凉差异，从而形成新的稳定有序状态，这可能是中药四性的重要作用机制之一，也可能是中医治则“寒者热之，热者寒之”的作用基础之一。
另外，再谈谈中药复方配伍关系的生物热力学表达。中药复方配伍研究也一直是中医药研究的难点和热点。我们认为：
(1)中药复方的配伍关系实际上包括两个层面：一是处方中各单味药的药效物质之间的相互作用；二是全方的药效物质与机体之间的药理药效作用。从本质上说，无论是药物之间相互作用，还是药物与机体之间相互作用，都属于化学反应范畴。
(2)任何化学反应发生时，均伴随有能量的转移和热变化。而这些能量的转移和热变化均可用热力学理论和方法加以刻画和分析。
(3)中医药热力学分析已经提示，微量量热分析是一种间接而客观、经济且高效的生物活性评价方法，在中药药性、中药药效、中药品质评价等方面有独到的优势。
(4)根据热力学表达参数和热图谱(热活性指纹图谱)，可以实时、在线、无损、连续地监测生物体正常的生长代谢状况以及不同配伍药物作用下差异变化，进而阐明中药复方配伍规律。
(5)进一步地，结合化学指纹图谱，可以建立基于化学指纹图谱与热活性指纹图谱关联互动分析的中药复方配伍关系与药效物质高通量筛选(High
Throughpout Screening)方法体系，从而为多快好省地阐明中药复方规律和药效物质基础提供新的技术平台。
为了凸显该方法体系在研究中药复方配伍规律和中药药效物质筛选等方面的优势，重点选取临床常用、处方组成高度相似且药味相对较少、功能主治与临床应用基本相同或恰好相左的方药进行研究。主要研究方剂有两个系列8个方：黄连吴茱萸配伍系列方：反左金丸、茱萸丸、甘露散、左金丸；麻黄汤加减系列方：麻黄汤、大青龙汤、麻杏石甘汤、越婢汤。初步研究表明：
(1)中药配伍关系和规律是客观存在的，中医经典名方配伍精当，但不一定是都是惟一最佳的组合。
(2)生物热力学可以作为刻画中药复方配伍关系的基础方法之一，热焓变化(AH)等参数可作为是衡量中药复方配伍变化的重要的客观指标：
(3)作用于生命体系的复方中药，如组成配比不同，其生物热谱图及主要热动力学参数值有不同程度的改变，特别是热量输出变化即焓变(AH)呈现明显而有规律的变化，并与复方中寒热药性中药的比例之间存在映照关系；
(4)一般来说，随着复方中温热药性药物比例的增加，供试细菌和细胞指数生长期的生长速率常数相对增加，传代时间缩短，最大热输出功率(Pm)增加较显著；反之，随着复方中寒凉药性药物的增加，供试细菌和细胞指数生长期的生长速率常数相对减小，传代时间延长，最大热输出功率(Pm)增加较少。
(5)中药复方通过不同药性药物的配伍作用，调控生命体系能量的代谢、转移和热变化特别是热焓变化(AH)，使机体维系新的稳定有序状态。这可能是中药复方配伍机制之一，也可能是中医治则“寒者热之，热者寒之”的作用机制之一。
记者：还有其他方面的应用研究吗？
肖小河：中医药热力学的应用研究可涉及多个方面，除上述中药四性，中药复方配伍与药物筛选等方面的研究外，还可用于中药活性评价、中药品质评价等等。中药活性评价的生物热力学研究可望开发为中药药效评价的新方法，而基于生物热力学表达的中药品质评价研究将有助于构建以生物活性检测为核心的中药质量控制管理模式。这两方面的研究工作我们都正在进行中
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